優(yōu)化毫米波信號分析的五個提示

主流毫米波

就在十年前，這可能令人難以置信，但50 GHz 以上的毫米頻率應(yīng)用正在成為主流。無線高清、802.11ad 無線網(wǎng)絡(luò)、5G 蜂窩、早期 6G 和汽車?yán)走_(dá)成為重要趨勢，引發(fā)人們的廣泛關(guān)注，半導(dǎo)體技術(shù)的顯著進(jìn)步支持了這一趨勢。

是什么行業(yè)趨勢推動了毫米波頻率的發(fā)展?其中一個關(guān)鍵的技術(shù)驅(qū)動因素是低頻頻譜的高成本。在較高的頻率上，較低的成本使用較寬的連續(xù)頻譜具有經(jīng)濟(jì)吸引力。此外，將現(xiàn)有的通信流量轉(zhuǎn)移到更高的頻率，以便在可能的情況下釋放較低頻率的頻譜，對公眾也有好處。毫米波產(chǎn)品在經(jīng)濟(jì)上是可行的。

可負(fù)擔(dān)的零售價格無線高清。越來越多的汽車配備了雷達(dá)。將這項(xiàng)技術(shù)以大規(guī)模采用所需的價格推向大眾市場，給設(shè)計和制造帶來了巨大的挑戰(zhàn)。

它的經(jīng)濟(jì)潛力很大，機(jī)會相對來說是短期的，而技術(shù)挑戰(zhàn)正是射頻工程師們感到興奮的事情。無論您的重點(diǎn)是設(shè)計還是測試，在追求充分利用厘米和毫米波段的潛在容量的實(shí)際方法方面，還有許多困難的工作要做。

在微波和毫米波頻率上，工程本身就具有挑戰(zhàn)性。隨著射頻工程師已經(jīng)轉(zhuǎn)向毫米波頻率和更寬的帶寬，他們必須解決微波和毫米波頻帶的更寬帶寬和更高的數(shù)據(jù)速率帶來的噪音增加的問題。這種噪聲降低了信噪比(SNR)，并最終削弱了信道容量增益，如圖1所示。

毫米波頻率的寬頻保證了信道容量的巨大增加。不幸的是，這些帶寬聚集了更多的噪聲，這限制了現(xiàn)實(shí)世界的容量和頻譜效率。

圖1. 比較不同信道帶寬下的最大頻譜效率。s形曲線顯示了頻譜容量和信道效率回報如何隨著帶寬變得非常寬而減少。

圖1還顯示了現(xiàn)有服務(wù)運(yùn)行時的頻譜效率和信道帶寬。這就是射頻工程師已經(jīng)將理論轉(zhuǎn)化為實(shí)際的地方。隨著毫米技術(shù)的廣泛應(yīng)用，您將對各種權(quán)衡進(jìn)行優(yōu)化。

以毫米波頻率測試

在毫米波頻率下進(jìn)行測試是一項(xiàng)非常重要的工作，需要細(xì)心和注意。許多在較低頻率下可以被忽略的事情真的開始變得重要起來。隨著頻率的增加，精度和動態(tài)范圍已經(jīng)在下降，在精度、重復(fù)性或連接損耗方面，你不想放棄任何不必要的東西。因?yàn)槟阗I的測量方案包括信號分析儀、信號發(fā)生器和相關(guān)設(shè)備——都比較昂貴，您希望提取所有可用的性能，并盡可能保留所有余量。

無論你是否做過許多毫米頻率的測量，你都可能在跟蹤這一領(lǐng)域的發(fā)展。鑒于無線和其他應(yīng)用擴(kuò)展到更高的頻率和更寬的帶寬，覆蓋范圍并不短缺。在毫米頻率下獲得精確可靠的測量肯定會挑戰(zhàn)你的技能，并密切關(guān)注那些你在射頻甚至微波中更隨意對待的因素。

優(yōu)化毫米波信號分析的五個提示

考慮到向更高頻率和更寬帶寬的進(jìn)軍，這五個優(yōu)化毫米波信號分析的提示比以往任何時候都更重要。

?提示1:連接器保護(hù)程序發(fā)揮作用。

作為連接器保護(hù)器的同軸適配器是一個實(shí)用的配件，以減輕磨損和損壞更微妙的輸入連接器。

?提示2:外部混合或直接頻率覆蓋，哪個是你的最佳選擇?

預(yù)算和測試設(shè)置考慮因素將在今天可用選項(xiàng)中決定最佳選擇方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

?提示3:校準(zhǔn)是關(guān)鍵。

在毫米波頻率下，路徑損耗是非常重要的，對其進(jìn)行校正是進(jìn)行精確測量的關(guān)鍵。

?提示4:對于毫米級連接來說，正確的扭矩是簡單而重要的

雖然連接器扭矩和旋轉(zhuǎn)不是連接器損壞和性能差等問題的唯一來源，但它們是非常重要的考慮因素。

?提示5:何時使用同軸電纜，何時使用波導(dǎo)

正如你可以從上面的總結(jié)中看到的，其他同軸/波導(dǎo)的權(quán)衡可能是你決定使用哪種連接的因素。

靈敏度是毫米頻率測量的一個重要方面。在這些頻率上很難獲得功率，而且使用的寬頻帶可以收集大量的噪聲，限制了信噪比。優(yōu)化信號分析儀顯示的平均噪聲水平(DANL)，以及謹(jǐn)慎的連接，應(yīng)該會產(chǎn)生出色的雜散和排放測量結(jié)果。

毫米測量，尤其是寬帶測量，將會繼續(xù)被要求，但隨著它們成為你工程努力的更大一部分，處理它們的工具已經(jīng)到位。無論您選擇外部混合，帶頻率擴(kuò)展器的信號分析儀還是連續(xù)、直接覆蓋頻率的單盒信號分析儀，了解您需要進(jìn)行哪些測量是過程中的關(guān)鍵部分。

審核編輯：黃飛